一种基于用户侧柔性负荷需求响应优化调度方法技术

本发明专利技术属于电热负荷技术领域，尤其涉及一种基于用户侧柔性负荷需求响应优化调度方法。其针对电

【技术实现步骤摘要】
一种基于用户侧柔性负荷需求响应优化调度方法


[0001]本专利技术属于电热负荷
，尤其涉及一种基于用户侧柔性负荷需求响应优化调度方法。

技术介绍

[0002]随着大规模的风电并入电网，当电网出现供过于求或输电阻塞的情况，就会产生弃风。因此风电发展面临的主要矛盾仍然是弃风问题。目前提高系统风电消纳率的有效措施主要有以下3类：
[0003]第一、通过热电联产(combined heat and power，CHP)机组与储热装置(heat storage，HS)配合，通过储热装置调节风大时CHP机组的出力从而实现消纳弃风，随着风力发电规模的增加，储热装置容量也要随之增长，通过此类方法调节的风电出力有限。
[0004]第二、通过CHP机组与热泵(heat pump，HP)和电锅炉(electricity boiler，EB)，通过热泵与电锅炉制热来降低CHP机组出力的同时由于热泵和电锅炉本身的耗电又消耗了一部分的风力发电。此类方法由于受到CHP机组运行的约束，对于风电的消纳对比于储热有了一定的增长，但仍无法有效解决弃风问题。
[0005]第三、通过负荷预测以及柔性负荷调度，修正负荷曲线使其满足风电与热电等其他能源的出力特性。

技术实现思路

[0006]本专利技术就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种基于用户侧柔性负荷需求响应优化调度方法。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案，包括：以运行成本最小建立包括CHP机组运行成本、弃风惩罚成本以及热负荷需求响应经济补偿的目标函数；
[0008]建立包括电功率平衡方程、热功率平衡方程以及各个设备自身约束条件，所述各个设备包括：CHP机组、储热机组、HP机组、EP机组；
[0009]根据约束条件，求解目标函数，得到最优运行参数。
[0010]进一步地，所述目标函数为：
[0011]min f＝F1+F2+F3[0012]式中：F1为弃风惩罚成本，F2为CHP机组运行成本，F3为热负荷需求响应经济补偿。
[0013]更进一步地，所述弃风惩罚成本：
[0014][0015]式中：C
Q
为弃风惩罚成本系数，为风电机组在t时刻的预测发电功率；为风电机组在t时刻的实际发电功率。
[0016]进一步地，所述CHP运行成本：
[0017][0018]式中：a
i
为热电联产机组的运行成本系数，是关于机组特性的常数，a5为热电联产耦合系数，为抽汽式机组单位时间的热电转换成本，为抽汽式汽轮机在t时刻的发电及产热出力。
[0019]进一步地，热负荷需求响应经济补偿：
[0020][0021]式中：φ为舒适度补偿成本系数。
[0022]进一步地，CHP机组的约束条件如下：
[0023][0024][0025][0026]式中：为CHP机组供电功率上下限，为CHP机组供热功率上下限，k1、k2、为热电耦合系数；
[0027]热泵机组模型的约束条件：
[0028][0029]Q
HP
＝COP
×
P
HP
[0030]其中代表t时刻热泵机组的耗电功率，为热泵机组容量上限，COP为热泵机组电热转换效率。
[0031]进一步地，储热机组的约束条件如下：
[0032][0033][0034][0035][0036][0037]式中：为t时、t0时、0时、24时HS所含热量，时、0时、24时HS所含热量，为吸放热功率极限，为最大储热容量。
[0038]进一步地，电锅炉机组的约束条件如下：
[0039]Q
EB
＝η
×
P
EB
[0040][0041]式中：η表示电热转换效率，为电锅炉的容量；
[0042]室内温度的约束条件如下：
[0043][0044][0045]T
n
＝22
[0046]式中：T
min
、T
max
为室内温度舒适度上下限，T
ch
为温度变化率，T
n
为室内温度均值。
[0047]进一步地，所述电功率平衡方程以及热功率平衡方程为：
[0048]1)电功率平衡方程如下：
[0049][0050]式中：为风电机组的发电功率，为热电联产机组的发电功率，为热泵的耗电功率，为电负荷需求功率，为电锅炉耗电功率；
[0051]2)热功率平衡方程如下：
[0052][0053]式中：为CHP的供热功率，为HP的供热功率，为EB的供热功率，为HS的吸热功率，设吸热为负，为系统散热器散热量。
[0054]进一步地，所述热负荷需求响应经济补偿，建立需求响应相关的模型，其被划分为基于市场价格的需求响应(PBDR)和基于市场激励的需求响应(IBDR)，其中价格型需求响应模型中的方程为：
[0055][0056]式中：E(i,i)为自弹性系数，用于衡量一个周期响应的电价弹性，且E(i,i)<0表示第i个时段的电力需求变化只受第i个时段的电价变化影响，而不影响第j(i≠j)个时段的需求变化；
[0057]E(i,j)为交叉弹性系数，用于衡量多时段响应的电价弹性，且E(i,j)>0，它表示第i(i≠j)个时段的需求变化受到第j个时段的电价变化；
[0058]对于一天24个小时，即：i＝1，2，
…
24，j＝1，2，
…
24，则可得出电价弹性矩阵是一个24
×
24阶的矩阵，即：
[0059][0060]其中，第j列表示第j小时价格的变化，一天中有24个小时负荷的变化量。可得出一天中某个特定的i小时，总的负荷变化量表示如下：
[0061][0062]式中：Δd(i)为第i个小时总的负荷变化量，Δp(j)为第j个小时价格的变化量，p0和d0为第i个小时的初始价格和初始需求量。
[0063]对于激励型需求响应，不同类型的用户会产生不同的响应曲线，对于用户来说，负荷转移率λ可表示为：
[0064][0065]式中：K为线性区斜率，b＝λ
max
/K+a
。
[0066]与现有技术相比本专利技术有益效果。
[0067]本专利技术针对电
‑
热综合能源系统存在弃风量问题，考虑将用户侧热负荷通过激励型需求响应解决系统新能源消纳。
附图说明
[0068]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步说明。本专利技术保护范围不仅局限于以下内容的表述。
[0069]图1为本专利技术方法建立的电热负荷综合能源系统结构图；
[0070]图2为本专利技术对中国某地区进行一天的优化运行电负荷曲线；
[0071]图3为本专利技术对中国某地区进行一天的优化运行热负荷曲线；
[0072]图4为使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于用户侧柔性负荷需求响应优化调度方法，其特征在于：包括：以运行成本最小建立包括CHP机组运行成本、弃风惩罚成本以及热负荷需求响应经济补偿的目标函数；建立包括电功率平衡方程、热功率平衡方程以及各个设备自身约束条件，所述各个设备包括：CHP机组、储热机组、HP机组、EP机组；根据约束条件，求解目标函数，得到最优运行参数。2.根据权利要求1所述的一种基于用户侧柔性负荷需求响应优化调度方法，其特征在于：所述目标函数为：min f＝F1+F2+F3式中：F1为弃风惩罚成本，F2为CHP机组运行成本，F3为热负荷需求响应经济补偿。3.根据权利要求2所述的一种基于用户侧柔性负荷需求响应优化调度方法，其特征在于：所述弃风惩罚成本：式中：C
Q
为弃风惩罚成本系数，为风电机组在t时刻的预测发电功率；为风电机组在t时刻的实际发电功率。4.根据权利要求1所述的一种基于用户侧柔性负荷需求响应优化调度方法，其特征在于：所述CHP运行成本：式中：a
i
为热电联产机组的运行成本系数，是关于机组特性的常数，a5为热电联产耦合系数，为抽汽式机组单位时间的热电转换成本，为抽汽式汽轮机在t时刻的发电及产热出力。5.根据权利要求1所述的一种基于用户侧柔性负荷需求响应优化调度方法，其特征在于：热负荷需求响应经济补偿：式中：φ为舒适度补偿成本系数。6.根据权利要求1所述的一种基于用户侧柔性负荷需求响应优化调度方法，其特征在于：CHP机组的约束条件如下：于：CHP机组的约束条件如下：于：CHP机组的约束条件如下：式中：为CHP机组供电功率上下限，为CHP机组供热功率上下限，k1、k2、为热电耦合系数；热泵机组模型的约束条件：
Q
HP
＝COP
×
P
HP
其中代表t时刻热泵机组的耗电功率，为热泵机组容量上限，COP为热泵机组电热转换效率。7.根据权利要求1所述的一种基于用户侧柔性负荷需求响应优化调度方法，其特征在于：储热机组的约束条件如下：于：储热机组的约束条件如下：于：储热机组的约束条件如下：于：储热机组的约束条件如下：于：储热机组的约束条件如下：式中：为t时、t0时、0时、24时HS所含热量，时、0时、24时HS所含热量，为吸放热功率极限，为最大储热容量。8.根据权利要求1所述的一种基于用户侧柔性负荷需求响应优化调度方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙天贺，钱小毅，叶鹏，王宝石，崔则农，孟娜多，郭峥岩，蒋隆垣，
申请(专利权)人：沈阳工程学院，
类型：发明
国别省市：